Java利用位运算实现比较两个数的大小

 更新时间:2022年08月31日 08:46:44   作者:Grey  
这篇文章主要为大家介绍了,在Java中如何不用任何比较判断符(>,==,<),返回两个数( 32 位整数)中较大的数,感兴趣的可以了解一下

题目要求

如何不要用任何比较判断符(>,==,<),返回两个数( 32 位整数)中较大的数。

主要思路

方法1(不考虑溢出)

要比较 a 和 b 的大小,因为不能用比较符号,我们可以通过 a - b 的符号位来判断,如果 a - b 的符号位是 1,说明 a - b < 0,则 a 小,否则 a 大或者 a 和 b 相等。

如何判断一个数的符号位是 0 还是 1 ?

由于是 32 位整数,所以如果将一个数右移 31 位,然后和 1 相与(&),如果得到 1,则这个数是负数,如果得到 0,则这个数是正数。

举个具体例子,如果要求 a 和 b 谁大,我们可以先通过

((a - b) >> 31) & 1 得到一个值,如果这个值是 1 ,说明 a 小,否则 a 大或者 a 和 b 相等。

由于不能出现比较符号,所以无法使用如下代码

return ((a - b) >> 31) & 1 == 1?b:a;

也无法使用如下代码

if (((a - b) >> 31) & 1 == 1){
    return b;
}
return a;

但是我们可以巧妙利用((a - b) >> 31) & 1结果去构造一个公式,这个公式可以在((a - b) >> 31) & 1 == 1情况下得到 b, 在((a - b) >> 31) & 1 == 0情况下得到 a。

我们可以利用一个反转函数

public int flip(int n) {
    return n ^ 1;
}

这个函数的作用就是,当n == 1时,返回 0,当n == 0时,返回 1,我们将判断符号的结果flip一次,如下代码

    public static int sign(int n) {
        return flip((n >> 31) & 1);
    }

这个方法的作用就是

当符号位是 1 的时候,返回 0,符号位是 0 的时候,返回 1。

这样flip后,

sign(a - b)如果得到 1, 则:a - b > 0,则返回 a。

sign(a - b)如果得到 0, 则:a - b <= 0,则返回 b。

公式可以定义成

sign(a - b) * a + flip(sign(a - b)) * b

主函数直接做如下调用

public static int getMax1(int a, int b) {
    int c = a - b;
    //当符号位是 1 的时候,scA = 0,符号位是 0 的时候,scA = 1。
    int scA = sign(c);
    // scA = 1 时,scB = 0,scA = 0时,scB = 1
    int scB = flip(scA);
    // 如果 scA = 0,说明 b 大,直接返回b
    // 如果 scA = 1,说明 a 大,直接返回a
    return a * scA + b * scB;
}

这个方法没有考虑溢出的情况,比如

a = 2147483647;
b = -2147480000;

a - b直接就溢出了,后面的算法就都不适用了。

方法2(考虑溢出情况)

那我们可以先比较 a 与 b 两个数的符号,

会有如下几种情况:

情况1:符号不同,则直接返回符号为正的那个数。

情况2:如果符号相同,则这种情况下,a - b的值绝对不会溢出,那么就看 c 的符号(c为正返回a,c为负返回b)

方法2的核心代码如下

int c = a - b;
int sa = sign(a);
int sb = sign(b);
int sc = sign(c);
int difSab = sa ^ sb;
int sameSab = flip(difSab);
int returnA = difSab * sa + sameSab * sc;
int returnB = flip(returnA);
return a * returnA + b * returnB;

其中: int difSab = sa ^ sb就是判断 a 和 b 的符号是否一样,如果 difSab == 1,则 a 和 b 符号一样,如果difSab == 0,则a 和 b符号不一样。

只有当difSab == 0的时候,要考虑 c 的符号。因为difSab == 0,所以int returnA = 0 * sa + 1 * sc;,即int returnA = sc,如果 sc 为 1,说明 c 的符号是 0,则a - b > 0,返回 a 即可,否则返回 b。

方法1和方法2的完整代码和测试代码如下:

// 不要用任何比较判断,返回两个数中较大的数
public class Code_GetMax {

    public static int flip(int n) {
        return n ^ 1;
    }


    public static int sign(int n) {
        return flip((n >> 31) & 1);
    }

    public static int getMax1(int a, int b) {
        int c = a - b;
        int scA = sign(c);
        int scB = flip(scA);
        return a * scA + b * scB;
    }

    public static int getMax2(int a, int b) {
        int c = a - b;
        int sa = sign(a);
        int sb = sign(b);
        int sc = sign(c);
        int difSab = sa ^ sb;
        int sameSab = flip(difSab);
        int returnA = difSab * sa + sameSab * sc;
        int returnB = flip(returnA);
        return a * returnA + b * returnB;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int a = -16;
        int b = -19;
        System.out.println(getMax1(a, b));
        System.out.println(getMax2(a, b));
        a = 2147483647;
        b = -2147480000;
        System.out.println(getMax1(a, b)); // wrong answer because of overflow
        System.out.println(getMax2(a, b));

    }
}

到此这篇关于Java利用位运算实现比较两个数的大小的文章就介绍到这了,更多相关Java位运算内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

相关文章

  • 关于log4j漏洞修复解决方案及源码编译

    关于log4j漏洞修复解决方案及源码编译

    Log4j 是Apache为Java提供的日志管理工具。他与System.out.println()的作用相似,用来跟踪、调试、维护程序。这篇文章主要介绍了关于log4j漏洞修复解决方案及源码编译,需要的朋友可以参考下
    2021-12-12
  • Java详细讲解分析双指针法的使用

    Java详细讲解分析双指针法的使用

    严格的来说,双指针只能说是是算法中的一种技巧。双指针指的是在遍历对象的过程中,不是普通的使用单个指针进行访问,而是使用两个相同方向(快慢指针)或者相反方向(对撞指针)的指针进行扫描,从而达到相应的目的
    2022-04-04
  • IntelliJ IDEA使用快捷键重命名项目、变量、文件等方法总结

    IntelliJ IDEA使用快捷键重命名项目、变量、文件等方法总结

    今天小编就为大家分享一篇关于IntelliJ IDEA使用快捷键重命名项目、变量、文件等方法总结,小编觉得内容挺不错的,现在分享给大家,具有很好的参考价值,需要的朋友一起跟随小编来看看吧
    2018-10-10
  • SpringBoot集成RocketMQ的使用示例

    SpringBoot集成RocketMQ的使用示例

    RocketMQ是阿里巴巴开源的一款消息中间件,性能优秀,功能齐全,被广泛应用在各种业务场景,本文就来介绍一下SpringBoot集成RocketMQ的使用示例,感兴趣的可以了解一下
    2023-11-11
  • 解决idea找不到setting.xml文件的问题

    解决idea找不到setting.xml文件的问题

    这篇文章主要介绍了解决idea找不到setting.xml文件的问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
    2021-02-02
  • Java中的内部类使用详情

    Java中的内部类使用详情

    说起内部类这个词,想必很多人都不陌生,但是又会觉得不熟悉。原因是平时编写代码时可能用到的场景不多,用得最多的是在有事件监听的情况下,并且即使用到也很少去总结内部类的用法。今天我们就来一探究竟
    2022-03-03
  • Java中的instanceof关键字在Android中的用法实例详解

    Java中的instanceof关键字在Android中的用法实例详解

    instanceof是Java的一个二元操作符,和==,>,<是同一类东西。接下来通过本文给大家介绍Java中的instanceof关键字在Android中的用法,非常不错,具有参考借鉴价值,感兴趣的朋友一起学习吧
    2016-07-07
  • springcloud中Feign超时提示Read timed out executing POST的问题及解决方法

    springcloud中Feign超时提示Read timed out executing

    Feign接口调用分两层,Ribbon的调用和Hystrix调用,理论上设置Ribbon的时间即可,但是Ribbon的超时时间和Hystrix的超时时间需要结合起来,这篇文章给大家介绍springcloud之Feign超时提示Read timed out executing POST问题及解决方法,感兴趣的朋友一起看看吧
    2024-01-01
  • idea中lombok的用法

    idea中lombok的用法

    lombok是开源的代码生成库,是一款非常实用的小工具,在更改实体类时只需要修改属性即可,减少了很多重复代码的编写工作,今天小编给大家介绍idea中lombok的用法,感兴趣的朋友一起看看吧
    2021-12-12
  • 2022 最新 IntelliJ IDEA 详细配置步骤演示(推荐)

    2022 最新 IntelliJ IDEA 详细配置步骤演示(推荐)

    作为一名开发人员,第一肯定是选择一款趁手的开发利器,本人使用 Java 偏多,这里推荐使用 IntelliJ IDEA, 俗称神级开发工具,具体的安装过程就不过多赘述了,有需要了解的朋友可以参考下本文
    2022-09-09

最新评论